[发明专利]生物分离纯化过程中电导率和pH检测系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种生物分离纯化过程中电导率和pH检测系统，属生物仪器领域。 

背景技术

目前，电导仪和pH计广泛应用于生物医学制药等相关成分的检测和分析。在生物分离纯化过程中，使用电导仪和pH计来识别已分离的生物成品是一个必不可少的环节。国内生物分离样品已开始量产，有替代国外产品趋势。但是针对生物分离式的成分检测的相关设备还大都配备国外产品，如GE公司的pH计和电导仪、紫外分光检测设备，具有小型、功能强等特点，但是价格昂贵。而国内产品大都是只具有单独的电导率检测或pH检测功能，虽然有价格优势，但还没有针对生物分离纯化后的检测系统，无法同时测量电导和pH等多个参数。本研究着眼于功能更强大、体积更小、价格适中的用于生物分离纯化过程中的电导pH检测系统，研究是具有针对的实际意义的。 

本测量仪器选用低功耗、高性能、价格低的单片机作为主芯片；分别采用DJS-10铂金电导电极和E-201-9 pH电极作为电导率传感器和pH传感器；配备高精度的A/D转换器和CMOS模拟通道保证了测量的灵敏度和准确度；采用单总线DS18B20对温度采样，大大简化了系统设计；并通过合适的软件补偿对测量误差进行修正，以提高测量精度。除此之外，本仪器还增添了一些新功能，实现了仪器的智能化，具有良好的人机界面，可以对仪器的测量数据进行保存；同时还提供仪器与上位机通信功能，方便了上位机对测量数据管理和分析。 

发明内容

本发明的目的是针对已有技术存在的缺陷，提供一种生物分离纯化过程中电导率和pH检测系统，通过测量电导率和pH值来识别生物样品。 

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案： 

一种生物分离纯化过程中电导率和pH检测系统，包括激励信号电路、pH传感器、电导率传感器、pH信号放大电路及滤波电路、电导率信号放大电路、量程切换电路、模拟-数字转换电路、温度传感器、显示电路、按键电路、微控制器、电源电路、RS-232电路以及数据存储器，其特征在于所述信号激励电路经电导率传感器和电导率信号放大电路后，通过A/D转换电路连接微控制器，所述pH传感器经过pH信号放大电路及滤波电路后，通过A/D转换电路连接微控制器，所述温度传感器、RS-232电路、按键电路、数据存储器和显示电路连接微控制器，所述微控制器通过量程切换电路连接所述电导率信号放大电路，所述电源电路为各组成提供工作电源。

所述电源电路的结构是：外部输入的 12V的直流电压通过三端稳压集成电路芯片7809、7909后，再经三端稳压芯片7805、7905，为内部电路提供电源。 

所述电导率传感器是由上海罗素科技有限公司生产的DJS-10E型号的铂黑电导电极，该电极的一个引脚接信号激励信号电路中的芯片CD4051，另一个引脚接电导率信号放大电路中的TL084。 

所述pH传感器是由上海罗素科技有限公司生产的E-201-9型号的塑壳不可填充式复合电极，该电极的的两个引脚接pH信号放大电路及滤波电路中的芯片INA116。 

所述激励信号电路的结构是：芯片MC1403产生1V的恒定电压经过双极性运算放大器OP07正相放大两倍和反向放大两倍后，接入芯片CD4051；NE555型芯片产生频率为2KHz的方波信号，这个方波信号控制CD4051型芯片对2V的恒定电压源切换产生方波脉冲信号。 

所述量程切换电路和电导率信号放大电路的结构是：电导电极的一个引脚接激励信号，另一个引脚输出的电压信号接入电导率信号放大电路。采用四选一的模拟开关实现电导率测量的量程自动切换，采用TL084实现对电导率传感器采集到的微弱电压信号的放大功能。经放大后的信号再经过一个电压跟随器TL084后，再接入A/D转换器MAX197的CH1通道。 

所述pH信号放大电路及滤波电路的结构是：pH传感器采集到的信号被仪表放大器INA116放大以及经过2200uF的大电容C29滤除工频干扰后，接入电压跟随器TL084缓冲，然后接入A/D转换器MAX197的CH0通道。 

所述模拟-数字（A/D）转换电路，采用MAX197实现A/D转换功能，经过电压跟随器TL084的两路模拟信号分别接入MAX197的通道0和通道1转换成数字量后，再接入微控制器。 

所述RS-232电路采用单电源电平转换芯片MAX232实现微控制器与上位机的连接，微控制器的TXD引脚和RXD引脚分别接MAX232的T1IN引脚和R1OUT，MAX232的引脚T1OUT和引脚R1IN分别接串行通信接口RS232的2脚和3脚。